像 JS 这样带有复制 GC 的语言是否曾经在 cpu 寄存器中存储过任何东西？

Question

我正在学习 GC，我知道有一个叫做 HandleScope 的东西，它 'protects' 来自 GC 的局部变量，并在发生 gc 堆复制时更新它们。例如，如果我有一个将 2 个值相加的例程并调用它，它可能会调用垃圾收集器，它将复制我的值指向的对象（或者 GC 甚至不知道该值指向的对象被引用）。一个非常简单的例子：

#include <vector>

Value addValues(Value a, Value b);
std::vector<Value*> gc_vals_with_protection;

Value func(Value a, Value b)
{
    vars.push_back(&a); // set protection for a
    gc_vals_with_protection.push_back(&b); // set protection for b
    Value res = addValues(a, b); // do calcuations
    gc_vals_with_protection.pop_back(); // remove protection for b
    gc_vals_with_protection.pop_back(); // remove protection for a
    return res;
}

但这让我开始思考，这意味着 a 和 b 永远不会出现在物理 CPU 寄存器上，因为您已经获取了它们的地址（并且 CPU 寄存器没有地址）这将使对它们的计算效率低下。此外，在每个函数的开头，您必须向后推两次向量（https://godbolt.org/z/dc6vY1Yc5 用于汇编）。

我想我可能遗漏了一些东西，因为这一定不是最优的。我还缺少其他技巧吗？

Answer 1

（此处为 V8 开发人员。）

Do languages like JS with a copying GC ever store anything on the cpu registers?

当然可以。 CPU 所做的几乎所有事情都涉及它的寄存器。

也就是说，JavaScript 对象通常分配在堆上，至少有以下原因：
(1) 它们比寄存器大。所以寄存器通常保存指向堆上对象的指针。需要句柄的是这些指针，而不是对象本身（既要更新它们，又要通知 GC 存在对相关对象的引用，因此不得释放该对象）。
(2) 它们往往 longer-lived 比您可以在寄存器中保存某些内容的典型时间要多 longer-lived ，这只是几条机器指令：由于寄存器集非常小，因此它们被重复用于某些事情否则一直（不管 JavaScript 或 GC 等），所以他们之前持有的任何东西都会被溢出（通常但不一定到堆栈），或者 re-read 下次需要时，无论它最初来自哪里。
(3) 它们具有“指针身份”：JavaScript 类似 obj1 === obj2 的代码（针对对象，而不是基元）只有在对象存储在一个位置时才能正常工作。尝试将对象存储在寄存器中意味着将它们四处复制，这会破坏它。

创建句柄肯定有一些成本；不过，这比向 std::vector 添加内容要快。
此外，当将句柄从一个函数传递到另一个函数时，被调用函数不必 re-register 任何东西：句柄可以传递，而不必在 HandleScope 的后备存储中创建新条目。

一个非常重要的观察结果是 JavaScript 函数不需要本地句柄。在执行 JavaScript 时，V8 仔细跟踪堆栈的内容（即寄存器溢出的内容），并可以直接遍历和更新堆栈。只有处理 JS 对象的 C++ 代码才需要 HandleScopes，因为这种技术对于 C++ 堆栈帧（由 C++ 编译器控制）是不可能的。此类 C++ 代码通常不是应用程序最关键的性能瓶颈；因此，虽然它的性能肯定 很重要 ，但一些开销是可以接受的。
（旁注：可以“盲目地”（即不了解其内容）扫描 C++ 堆栈帧并执行 so-called“保守”（而不是“精确”）垃圾收集；这有其优点和缺点，特别是它使移动 GC 变得不可能，因此与您的问题没有直接关系。）

更进一步：足够“热”的函数将被编译为优化的机器代码；这段代码是仔细分析的结果，因此可以非常积极地在寄存器中尽可能长时间地保留 values（主要是数字），例如在最终结果最终出现之前的计算链存储在某些对象的某些属性中。

为了完整起见，我还要提到有时，整个对象可以保存在寄存器中：这是优化编译器成功执行“逃逸分析”并可以证明该对象永远不会“逃脱”到外界。一个简单的例子是：

function silly(a, b) {
  let vector = {x: a, y: b};
  return vector.x + vector.y;
}

优化此函数后，编译器可以证明 vector 永远不会逃逸，因此它可以跳过分配并将 a 和 b 保留在寄存器中（或至少作为“独立值”，如果函数更大并且需要这些寄存器用于其他用途，它们可能仍会溢出到堆栈中。

像 JS 这样带有复制 GC 的语言是否曾经在 cpu 寄存器中存储过任何东西？

Do languages like JS with a copying GC ever store anything on the cpu registers?

javascript

c++

garbage-collection

v8

object